船閘行程開關失效分析

摘? 要：行程開關故障一般分為兩種：（1）操作頭已經被碰撞，而觸點系統卻不發生動作。（2）操作頭未被碰撞，而觸點系統自行發生動作。本文針對兩種故障類型分別給予分析和解決辦法。

關鍵詞：行程開關;故障;解決對策

中圖分類號：U64? ?文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1671-2064（2019）24-0000-00

1行程開關在船閘電氣控制過程中的作用

行程開關，又稱限位開關，是一種小電流主令電器。由操作頭、觸點系統和外殼。組成其原理是利用機械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現接通或分斷控制電路，達到一定的控制目的。通常，這類開關被用來控制機械運動的位置或行程，使控制對象按設定的位置或行程進行停止、反向運動、變速運動或自動往返運動等。

在船閘運行過程中，行程開關一般用于閘門、閥門的停止和變速。例如：當閘門開啟或關閉到行程開關的位置時，會觸碰到行程開關的操作頭，行程開關的觸點系統就會動作，同時發出信號至船閘的控制系統，閘門的運行動作就會被停止，該行程開關會被命名為開終、關終限位。而變速限位則是將行程開關安裝在閘、閥門需要變速的地方。行程開關雖然體積小，但是在船閘控制系統中卻發揮著重要的作用。

2故障現象及危害

行程開關作為一個普通的電氣元件，在長時間的使用中，必然伴隨著損耗甚至故障。經過長期總結，發現故障一般分為兩種：

第一種：操作頭已經被碰撞，而觸點系統卻不發生動作。

例如閘門在開啟到開終位置時，行程開關未動作，閘門就會繼續開啟，而事實上閘門已經撞擊到門庫，此時的閘門電機已經超負荷運行，在這種情況下極容易將閘門電機燒毀，造成事故的發生，同時閘門對門庫墻的持續頂撞也對門庫墻形成一定程度破壞。

第二種：操作頭未被碰撞，而觸點系統自行發生動作。

例如上游閥門的關終限位并未處于關終狀態，而關終限位發生故障，觸點系統自行發生動作，發出上游閥門關終信號。與此同時閘門處于關終狀態，控制系統無法區分真實情況，認為上游處于閘門、閥門全部處于關終狀態，會發出閉鎖信號，下游就會開啟閥門，于是上下游出現了貫通的情況，如果故障發生在夜晚，該故障更不易被發現。在上下游水流增大到一定程度時，閘閥門將無法正常關閉。此種故障為通閘，在不允許通閘的船閘極易造成嚴重后果。

3故障解決對策

針對故障發生的原因，第一種故障的解決思路是從電機電流的角度出發，，即通過電機電流互感器讀取閘門電機的電流來檢測閘、閥門的運行情況。如果閘、閥門發生卡阻或者已經撞擊到門庫墻，電機的電流會大幅度增大。一旦檢測到電流值超過電機的額定電流，控制系統則發出指令，立即停止電機的運行，從而保證船閘運行現場的安全。另一種解決方法是從開度儀考慮，讀取閘、閥門的開度，其開度值如果超出設定的范圍，則控制系統發出指令，停止電機運行。將兩種方法相結合，能更好的解決問題，保障安全。

第二種故障則不容易被發現，一般情況下控制系統也很難辨別，因此本文針對第二種故障現象提出解決辦法。

此前在第二種故障描述中提到的閥門并非真正處于關終狀態現象，暫稱為假關終。該現象是由于行程開關的操作頭未被碰撞，而觸點系統自行發生動作。其原因有：1、機械式操作頭有卡阻，無法恢復至中間位置。2、機械式觸點系統發生短接（例如進水）3、光電式操作頭有異物阻擋了光線的連通。以上無論是哪種，都影響了行程開關的狀態。

如果用開度儀的值來判斷開、關終狀態，本是可行方法，但目前有很多控制系統在程序中寫了如下的程序：若閥門發出開終信號，則將閥門開度值強制設為100%，如果閥門發出關終信號，則將閥門開度值強制設為0%。該強制行為是為了將組態軟件的顯示效果更為逼真。因此，我們無法從開度值上來根本解決假關終的問題。

而將閥門關終信號由關終狀態變為非關終狀態的，必定是開閥動作，因此只需要讀取閥門的開閥動作后延時數秒，然后讀取關終信號，如果關終信號仍然為關終，則可判定關終信號已經失靈，發出了“假關終”的信號，控制系統可給予相關提示或者停止電機運行。若閥門的關終信號和開終信號同時發出，則必然有一個行程開關失靈。

由于閥門的啟閉機可能是液壓式，則電機啟動至開閥動作有一定時間的延時，因此檢測行程開關的延時時間需要適當加長

目前有的船閘控制系統采用雙限位的方法，雙限位組合增加了故障發生率，有的組合沒有提高可靠性反而降低安全性能，如關限位并聯。有的組合是以增加故障率來提高安全可靠性，雙限位沒有從根本上解決問題。通過以上對行程開關故障的對策分析可以看出，在不增加成本的情況下采用軟件故障診斷辦法就可以實現船閘控制系統更可靠、安全的運行。

該程序已經應用于邵伯三線船閘控制系統中，系統將“行程開關故障”歸類于“故障處理”模塊中，進行停機處理，同時系統給予提示。由于邵伯一、二線船閘也出現過“假關終”的行程開關故障，計劃在以后將該程序應用于一、二線船閘，進一步確保船閘運行現場的安全暢通。

收稿日期：2019-11-15

作者簡介：竇立（1982—），男，江蘇揚州人，本科，工程師，研究方向：電氣自動化。

Failure Analysis of lock Travel Switch

DOU Li

（Shaobo shiplock management office， Yangzhou Jiangsu? ?225261）

Abstract： There are two kinds of travel switch faults： （1） the operating head has been collided， but the contact system does not act. （2） the operating head is not collided， and the contact system acts on its own. In this paper， two types of faults are analyzed and solved.

Key words： travel switch; fault; solution